Где заканчивается копирование РНК? Нейросети ищут ответ

Ученые из Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс, использовали методы глубокого обучения, чтобы пролить свет на сложный процесс транскрипции РНК в клетке. Они разработали ИИ-модель, способную с высокой точностью определять то место в генетическом коде, где клетка прекращает копирование РНК с ДНК. Это так называемые сайты полиаденилирования.

Правильное определение точки остановки копирования имеет решающее значение. Ведь информация, закодированная в РНК, служит для синтеза белков и регуляции множества жизненно важных процессов. Чтобы все работало как часы, длина РНК должна строго соответствовать потребностям клетки – ни нуклеотидом больше, ни нуклеотидом меньше. Иначе нарушаются важнейшие механизмы, что чревато тяжелыми заболеваниями вроде эпилепсии или мышечной дистрофии.

Модель состоит из двух частей: сверточные нейросети распознают значимые последовательности в ДНК, а рекуррентные анализируют их выходные данные. Затем результаты поступают в две другие системы, которые и идентифицируют сайты полиаденилирования с высокой точностью.

Именно такой тандемный подход, по словам авторов, делает разработку уникальной. Благодаря разветвленной структуре модель может определять сайты с точностью до отдельных нуклеотидов – что ранее было недостижимо.

Такая высочайшая детализация позволила ученым выяснить, какие участки ДНК регулируют остановку транскрипции, а также понять, что ключевое значение имеет их правильное расположение относительно друг друга.

В будущем команда планирует использовать технологию для поиска генетических мутаций, способных вызывать заболевания. Это ускорит разработку новых лекарств. Кроме того, ученые изучат, как процесс транскрипции протекает в клетках разных организмов.